Hướng dẫn sơ đồ cây lỗi

Phân tích cây lỗiđược giới thiệu vào năm 1962 bởi Bell Laboratories và là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để giải quyết nhiều vấn đề khác nhau từ an toàn đến quản lý.

Phân tích cây lỗi (FTA) là một phương pháp phân tích lỗi suy diễn từ trên xuống, trong đó logic Boolean được sử dụng kết hợp với một loạt các sự kiện cấp thấp để phân tích các trạng thái bất ngờ của hệ thống. Phương pháp phân tích này chủ yếu được sử dụng trong kỹ thuật an toàn và kỹ thuật độ tin cậy để hiểu cách mà các hệ thống thất bại, xác định cách tốt nhất để giảm thiểu rủi ro và xác định (hoặc cảm nhận) tỷ lệ sự kiện của các sự cố an toàn hoặc các lỗi cụ thể ở cấp hệ thống (chức năng).

Mục đích của phân tích cây lỗi là gì?

Mục đích chính của phân tích cây lỗi là giúp xác định các nguyên nhân tiềm ẩn của các lỗi hệ thống trước khi lỗi xảy ra. Bạn cũng có thể sử dụng các phương pháp phân tích hoặc thống kê để đánh giá xác suất của các sự kiện hàng đầu. Những tính toán này bao gồm thông tin độ tin cậy và khả năng bảo trì định lượng của hệ thống, chẳng hạn như xác suất thất bại, tỷ lệ thất bại và tỷ lệ sửa chữa. Sau khi hoàn thành FTA, bạn có thể tập trung vào việc cải thiện an ninh và độ tin cậy của hệ thống.

Phân tích cây lỗi điển hình bắt đầu với một lỗi tiềm năng, và sau đó làm việc ngược lại thông qua một biểu diễn trực quan gọi là sơ đồ cây lỗi để xác định các yếu tố ảnh hưởng có thể. Cây lỗi áp dụng phương pháp từ trên xuống, bắt đầu với kết quả (một điều kiện lỗi tiềm năng), và sau đó đánh giá các yếu tố có thể dẫn đến lỗi.

Ai thực hiện phân tích cây lỗi

FTA được áp dụng trong ngành hàng không vũ trụ, năng lượng hạt nhân, hóa chất, dược phẩm, hóa dầu và các ngành công nghiệp có rủi ro cao khác; Nó cũng được sử dụng cho mục đích gỡ lỗi trong kỹ thuật phần mềm, điều này liên quan chặt chẽ đến công nghệ loại bỏ nguyên nhân được sử dụng để phát hiện lỗi.

Ký hiệu FTA

Phân tích cây lỗi sử dụng một vài ký hiệu cơ bản để phác thảo các điểm, nguyên nhân và hiệu ứng khác nhau trong một quy trình. Có nhiều ký hiệu, nhưng đây là một số ký hiệu cơ bản để giúp bạn bắt đầu thiết kế sơ đồ cây lỗi.

Các ký hiệu được sử dụng để đại diện cho các sự kiện khác nhau và mô tả các mối quan hệ:

Ký hiệu cổng

Cổng AND — đại diện cho một điều kiện trong đó tất cả các sự kiện được hiển thị dưới cổng (cổng đầu vào) phải có mặt để sự kiện được hiển thị trên cổng (sự kiện đầu ra) xảy ra. Điều này có nghĩa là sự kiện đầu ra chỉ xảy ra nếu tất cả các sự kiện đầu vào tồn tại đồng thời.

Cổng OR — đại diện cho một tình huống trong đó bất kỳ sự kiện nào được hiển thị dưới cổng (cổng đầu vào) sẽ dẫn đến sự kiện được hiển thị trên cổng (sự kiện đầu ra). Sự kiện sẽ xảy ra nếu chỉ một hoặc bất kỳ sự kết hợp nào của các sự kiện đầu vào tồn tại.

Ký hiệu sự kiện

Có năm loại ký hiệu sự kiện:

Hình chữ nhật — Hình chữ nhật là khối xây dựng chính cho cây phân tích. Nó đại diện cho sự kiện tiêu cực và nằm ở đỉnh của cây và có thể nằm rải rác trong cây để chỉ ra các sự kiện khác có thể được phân tích thêm. Đây là ký hiệu duy nhất có cổng logic và các sự kiện đầu vào bên dưới nó.

Hình tròn — Hình tròn đại diện cho một sự kiện cơ bản trong cây. Những sự kiện này nằm ở các tầng dưới cùng của cây và không yêu cầu phát triển hoặc phân tích thêm. Không có cổng hoặc sự kiện nào bên dưới sự kiện cơ bản.

Hình thoi — Hình thoi xác định một sự kiện đầu cuối chưa phát triển. Một sự kiện như vậy không được phát triển đầy đủ do thiếu thông tin hoặc ý nghĩa. Một nhánh cây lỗi có thể kết thúc bằng một hình thoi. Ví dụ, hầu hết các dự án yêu cầu nhân sự, quy trình và phần cứng. Người phát triển cây có thể quyết định tập trung vào khía cạnh nhân sự của quy trình và không phải các khía cạnh phần cứng hoặc quy trình. Trong trường hợp này, người phát triển sẽ sử dụng hình thoi để thể hiện “quy trình” và “phần cứng” như là các sự kiện đầu cuối chưa phát triển.

Hình bầu dục — Một ký hiệu hình bầu dục đại diện cho một tình huống đặc biệt chỉ có thể xảy ra nếu một số điều kiện nhất định xảy ra. Điều này được chỉ rõ trong ký hiệu hình bầu dục. Một ví dụ về điều này có thể là nếu các công tắc phải được bật theo một trình tự cụ thể trước khi một hành động xảy ra.

Hình tam giác — Hình tam giác biểu thị việc chuyển nhánh cây lỗi đến một vị trí khác trong cây. Nơi mà hình tam giác kết nối với cây bằng một mũi tên, mọi thứ được hiển thị bên dưới điểm kết nối sẽ chuyển đến một khu vực khác của cây. Khu vực này được xác định bởi một hình tam giác tương ứng được kết nối với cây bằng một đường thẳng đứng. Các chữ cái, số hoặc hình ảnh xác định một tập hợp các ký hiệu chuyển giao từ một tập hợp khác. Để duy trì sự đơn giản của cây phân tích, ký hiệu chuyển giao nên được sử dụng một cách tiết kiệm.

Minh họa sơ đồ cây lỗi tổng quát

Chỉnh sửa sơ đồ này

Các bước phát triển cây lỗi

Để thực hiện một FTA toàn diện, hãy làm theo các bước sau:

1. Xác định hệ thống. Điều này bao gồm phạm vi phân tích bao gồm việc xác định điều gì được coi là một sự cố. Điều này trở nên quan trọng khi một hệ thống có thể có một phần tử bị lỗi hoặc một chức năng đơn lẻ bị lỗi và phần còn lại của hệ thống vẫn hoạt động.
2. Xác định các lỗi cấp cao. Xác định điều kiện lỗi và ghi lại lỗi cấp cao nhất.
3. Xác định nguyên nhân cho lỗi cấp cao. Sử dụng thông tin kỹ thuật và phán đoán chuyên nghiệp, xác định các lý do có thể cho sự cố xảy ra. Hãy nhớ rằng, đây là các yếu tố cấp hai vì chúng nằm ngay dưới lỗi cấp cao nhất trong cây.
4. Xác định cấp độ sự kiện tiếp theo. Tiếp tục phân tích từng yếu tố với các cổng bổ sung xuống các cấp thấp hơn. Xem xét các mối quan hệ giữa các yếu tố để giúp bạn quyết định có nên sử dụng cổng logic “và” hay “hoặc”.
5. Thêm xác suất vào các sự kiện. Nếu có thể, đánh giá xác suất xảy ra cho từng yếu tố cấp thấp nhất và tính toán xác suất thống kê từ dưới lên.
6. Hoàn thiện và xem xét sơ đồ hoàn chỉnh. Chuỗi chỉ có thể được kết thúc bằng một lỗi cơ bản: con người, phần cứng hoặc phần mềm.

Ví dụ sơ đồ cây lỗi — Đèn không thể bật

Hãy xem một ví dụ về phân tích cây lỗi cơ bản: Bạn bật công tắc để bật đèn, nhưng đèn không sáng. Điều kiện lỗi là “Không có ánh sáng trong phòng,” vì vậy đó là điểm bắt đầu của sơ đồ.

Tiếp theo, những lý do tiềm năng nào khiến đèn không sáng?

Chỉnh sửa sơ đồ này

Ví dụ cây lỗi — Mẫu hệ thống không cảnh báo

Chỉnh sửa sơ đồ này